JP5485184B2 - 車両ウィンドウ用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は車両ウィンドウ用アンテナ装置に関し、特に、非接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置に関する。

まず、車両ウィンドウに設けられるアンテナには、大きく分けてガラスアンテナとフィルムアンテナが存在する。ガラスアンテナは、アンテナ線をガラスに予め印刷したものである。フィルムアンテナは、アンテナ素子を粘着フィルム上に設け、ガラスにこのフィルムを粘着させるものである。また、フィルムアンテナには、フィルム上に設けられたアンテナ素子に粘着層を設け、ガラス等の車両ウィンドウに貼付した後にフィルムを剥がしてアンテナ素子のみがガラス等に残るようにしたものも存在する。以下、本明細書中では、車両ウィンドウ用アンテナ装置という用語には、ガラスアンテナやフィルムアンテナ、アンテナ素子のみを残す構造のアンテナ等も含むものとして記載する。このような車両ウィンドウ用アンテナ装置には、フロントウィンドウ用、リアウィンドウ用、サイドウィンドウ用等、配置されるウィンドウ毎に種々のものが存在する。

また、ルーフやピラー等の車両ボディに接地が必要な接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置や、車両ボディとの電気的な接続が不要な非接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置も存在する。車両ウィンドウ用アンテナ装置においては、車両ボディに接地が必要な接地型アンテナ装置よりも、非接地型アンテナ装置のほうが、車両への設置作業性の点で優れている。

このような非接地型のアンテナ装置として、例えば特許文献１に開示のアンテナ装置がある。特許文献１には、モノポールアンテナ素子と、その両側にＬ字状に配置されるグラウンド素子からなる非接地型のモノポールアンテナ装置が開示されている。

特開２００３−１１０３４２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載のアンテナ装置では、ケーブルとのインピーダンス整合を取ることが難しかった。また、グラウンドパターンの形状に自由度がないため、調整の余地も少なかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、小型でシンプルなパターンのアンテナ素子でありながら、インピーダンス整合を取ることが容易で調整の余地も多い車両ウィンドウ用アンテナ装置を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両ウィンドウ用アンテナ装置は、車両ボディ縁部に対して略平行に配置され、グラウンド端子とループ状部とを有するグラウンドパターンと、グラウンドパターンの近傍に配置される給電端子と、グラウンドパターンに対して垂直方向に給電端子から延在するアンテナ素子と、を具備するものである。

ここで、グラウンドパターンは、ループ状部の内側に、アンテナ素子に平行な複数のブリッジパターンを有するものであっても良い。

また、グラウンドパターンは、ループ状部の少なくとも１箇所に間隙を有するものであっても良い。

また、アンテナ素子は、グラウンドパターンに対して垂直方向に給電端子からそれぞれ平行に延在する２本のパターンを有するものであっても良い。

さらに、アンテナ素子は、アンテナ素子の２本のパターンの先端部が結合されても良い。

また、給電端子は、グラウンドパターンの長手方向の中央部近傍に配置されれば良い。

また、グラウンドパターンは、所定の間隔を開けて給電端子の一部を囲むように配置されても良い。

さらに、グラウンドパターンは、グラウンド端子からグラウンドパターンの長手方向に平行に延在する線条パターンを有するものであっても良い。

また、グラウンドパターンは、給電端子から遠いグラウンドパターンの先端近傍にループ状部が配置されるものであっても良い。

本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置には、小型でシンプルなパターンのアンテナ素子でありながら、インピーダンス整合を取ることが容易であるという利点がある。また、アンテナ特性の調整も容易であるという利点もある。

図１は、本発明の第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図２は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の給電端子の他の配置例を説明するための概略平面図である。 図３は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の給電端子のさらに他の配置例を説明するための概略平面図である。 図４は、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図５は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図６は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、グラウンドパターンが２箇所の間隙を有する例を説明するための概略平面図である。 図７は、図４に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置と図６に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置との受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。 図８は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、アンテナ素子が２本のパターンからなる例を説明するための概略平面図である。 図９は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、アンテナ素子の２本のパターンの先端部が結合されてループ状に提供される例を説明するための概略平面図である。 図１０は、本発明の第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図示の通り、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターン１０と、給電端子２０と、アンテナ素子３０とから構成されている。

図示のように、グラウンドパターン１０は、グラウンド端子１１とループ状部とを有している。グラウンド端子１１には、ケーブルを介して外部機器（図示せず）と接続するための、コネクタ１のグラウンド側が接続される。そして、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、ルーフやピラー等の車両ボディＲの縁部に対してグラウンドパターン１０が略平行となるように、車両ウィンドウ上に配置されるものである。図示例のグラウンドパターン１０には、所定の間隔を開けて給電端子２０の一部を囲むような、凹部が設けられている。なお、図示例では、凹部は、グラウンドパターン１０の長手方向の中央部付近に設けられている。

なお、図示例では、給電端子２０の左側にグラウンド端子１１が設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、給電端子の右側にグラウンド端子が設けられても良い。また、給電端子の両側にグラウンド端子を設け、給電端子が２つのグラウンド端子の間に配置されるように構成しても良い。これにより、アンテナパターンを左右対称に構成することが可能となる。例えば本発明のアンテナ装置を用いてダイバーシティアンテナを実現する場合、車両ウィンドウの左右にアンテナ装置を設置するときに、１つのアンテナパターンでコネクタのケーブルを左右どちらからでも引き出すことが可能となる。

給電端子２０は、グラウンドパターン１０の近傍に配置されるものであり、図示例のものは、略正方形状である。給電端子２０は、所定の間隔を開けてグラウンドパターン１０の上述の凹部に収まるように配置されている。したがって、グラウンドパターン１０は、所定の間隔を開けて給電端子２０の一部を囲むように配置されている。また、図示例では、グラウンドパターン１０が給電端子２０を中心に対称に配置される。給電端子２０には、コネクタ１のホット側が接続され、ケーブルを介して外部機器（図示せず）と接続される。

そして、給電端子２０からアンテナ素子３０が延在している。図示例のアンテナ素子３０は、モノポールアンテナ素子であり、給電端子２０に電気的に接続され、グラウンドパターン１０の長手方向に対して垂直方向に延在するものである。これにより、車両ウィンドウ用アンテナ装置は、Ｔ字型形状に構成される。なお、本明細書中で「垂直方向」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、概ね垂直方向に延在するものであれば良い概念である。

このように構成された本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、例えばフィルムアンテナとする場合には、導電性薄膜をフィルム上に配置すれば良い。即ち、グラウンドパターン１０や給電端子２０、アンテナ素子３０となるように、導電性薄膜を図示のようなパターンでフィルム２上に配置する。そして、グラウンド端子１１と給電端子２０は、コネクタに電気的に接続されるように、その部分の導電性薄膜が露出するように形成され、他の部分についてはフィルム等でコーティングされれば良い。

本発明によれば、このような構成により、小型でシンプルなアンテナパターンであり、車両のドライバに対して目障りとなり難い車両ウィンドウ用アンテナ装置を実現可能である。また、ループ状のグラウンドパターンにより、見掛け上、グラウンドを大きく取れるため、非接地型であっても、例えば地上デジタル放送用の周波数帯域において、十分なアンテナ性能を発揮することが可能となる。

なお、図１に示される第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、給電端子がグラウンドパターンに設けられた凹部に囲まれるように配置されていたが、本発明はこれに限定されず、グラウンドパターンの近傍に給電端子が配置されていれば良い。図２は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の給電端子の他の配置例を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしているため重複説明は省略する。

図２に示される例は、グラウンドパターン１０には凹部が設けられておらず、ループ状部のパターン内部に凸状グラウンド端子１２が設けられている。そして、凸状グラウンド端子１２の近傍に給電端子２０が設けられている。このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、グラウンドパターンにループ状部を有するため、ループ状部の内側を用いれば種々の変形が可能となる。

さらに、図１や図２に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置は、給電端子がグラウンドパターンの長手方向の中央部近傍に配置されていたが、本発明はこれに限定されず、グラウンドパターンの端部近傍に給電端子が配置されていても良い。図３は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の給電端子のさらに他の配置例を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしているため重複説明は省略する。

図３に示される例では、グラウンドパターン１０のグラウンド端子１３が、ループ状部の端部に設けられている。そして、その端部近傍に給電端子２０が配置されている。なお、図示例では、給電端子２０はグラウンド端子１３の右側近傍に配置されているが、本発明はこれに限定されず、例えばグラウンド端子１３の下側近傍に給電端子２０が配置されても良い。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、ループ状部を有するグラウンドパターンの近傍に給電端子を配置し、グラウンドパターンに対して垂直方向にアンテナ素子を配置したものである。

次に、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。

図示の通り、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターン１７が、ループ状部の内側に、アンテナ素子３０に平行な方向に延在する複数のブリッジパターン１４を有している。なお、図示例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターン１７が給電端子２０を中心に対称に配置されている。また、グラウンドパターン１７には２つのグラウンド端子１５，１６が設けられており、これらの間に給電端子２０が配置されている。このような構成により、アンテナパターンを左右対称に構成することが可能となる。これにより、１つのアンテナパターンでコネクタのケーブルを左右どちらからでも引き出すことが可能となる。

なお、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、図示例のものには限定されず、ブリッジパターンの本数や幅、左右対称性は適宜変更可能なものである。

本発明の第２実施例のように、グラウンドパターンのループ状部の内側にブリッジパターンを設けることで、受信感度特性やＶＳＷＲ特性等、アンテナ特性を種々調整することが可能となる。例えば、所望の帯域において受信感度を向上させたり、インピーダンスの不整合が減るようにＶＳＷＲが低くなるよう、ブリッジパターンの増減や線幅の変更等により調整することが可能となる。

次に、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図中、図４と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターンのループ状部が、少なくとも１箇所に間隙を有するように提供されているものである。

図示の通り、グラウンドパターン１８は、ループ状部の１箇所に間隙１９が設けられている。図１に示される第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、グラウンドパターンのループ状部が閉ループとなっているため、グラウンドパターンの線路長はグラウンドパターンの端から端までの長さとなっていた。しかしながら、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置のように、グラウンドパターン１８のループ状部の１箇所、例えば図５において、ループ状部の上辺の中央付近に間隙１９を設けることで、グラウンドパターン１８は、左右のグラウンド端子１５，１６から延在して折り返す線路となるため、線路長が延びることとなる。これにより、低周波帯域におけるアンテナ特性を改善することが可能となる。また、間隙の幅を調整することで、アンテナ特性を容易に調整可能となるため、インピーダンス整合を取りやすくなる。

なお、図５では、間隙が１箇所に設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、複数個所に間隙を設けても良い。例えば、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、グラウンドパターンが２箇所の間隙を有する例の概略平面図を図６に示す。図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしているため重複説明は省略する。図示のように、２箇所に間隙１９，１９を設けても、図５に示した例と同様に、グラウンドパターンの線路長の調整が可能である。このように、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターンのループ状部に間隙を設けることで、アンテナ特性を容易に調整可能であり、インピーダンス整合を取ることが容易となる。

ここで、図４に示される第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、図６に示される第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置との感度特性の比較を行う。図７は、図４に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置と図６に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置との受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。

図７から分かるように、地上デジタル放送用の周波数帯域において、高周波側の特性は両者同等な特性であり、若干図４に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置のほうが、感度が高いことが分かる。また、低周波側は感度特性が大きく異なっている。即ち、図６に示される車両ウィンドウ用アンテナ装置のほうが、低周波帯域において顕著な感度特性の改善効果があることが分かる。これは、例えば人口密集地で利用されるローバンドで感度特性の改善効果が得られることになるため都合が良い。

また、一般的に、低周波帯域の感度特性を改善しようとした場合、アンテナ素子の素子長を長くすることが考えられる。しかしながら、車両ウィンドウ用のアンテナ装置の場合、車両のドライバの視野への影響や法規制の関係で、アンテナ素子を長くできない。しかしながら、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置によれば、上述のように低周波帯域におけるアンテナ特性を改善可能なため、視野を妨げるアンテナ素子先端の長さを長くすることなく、容易にアンテナ特性を調整可能となる。

なお、これまでの説明では、アンテナ素子は給電端子から垂直方向に延在する１本の導線のパターンを図示していたが、本発明はこれに限定されず、給電端子から平行に延在する２本のパターンであっても良い。図８は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、アンテナ素子が２本のパターンからなる例を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示すものと同様である。図示の通り、図８に示した例では、アンテナ素子が、給電端子２０から平行に延在する２本のパターン、即ち、第１アンテナ素子３２及び第２アンテナ素子３３から構成されている。

このようなアンテナ素子であっても、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は上述の例と同様の作用効果が得られる。また、給電端子２０から平行に延在する２本のパターンの第１アンテナ素子３２及び第２アンテナ素子３３でアンテナ素子を構成すると、１本の太い帯状のアンテナ素子と略等価な振る舞いをする。したがって、帯状のアンテナ素子に比べて、アンテナパターンの表面積を少なくすることが可能となり、より目障りとなり難くなる。

また、第１アンテナ素子３２及び第２アンテナ素子３３の長さを可変することで、アンテナ特性を調整することも可能である。例えば、第１アンテナ素子３２及び第２アンテナ素子３３を短くすれば、高周波帯域の特性を向上させることが可能となる。

さらに、図８では、２本のパターンでアンテナ素子が構成されていたが、本発明はこれに限定されない。図９は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、アンテナ素子の２本のパターンの先端部が結合されてループ状に提供される例を説明するための概略平面図である。図中、図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図８に示すものと同様である。図示の通り、図９に示される例では、アンテナ素子３５が、給電端子２０から平行に延在する２本のパターンの先端部が結合されてループ状に構成されている。

本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、このようにアンテナ素子を構成しても、これまでの例と同様の作用効果が得られる。さらに、アンテナ素子をループ状とすることで、連結分だけパターン間の結合量が増加する。その結果、より利得改善が図れる。したがって、車両のドライバの視野への影響を抑えつつ、性能を改善することが可能となる。また、例えばアンテナ設計段階では２本のパターンで設計し、アンテナ素子の先端を削って特性を調整し、設計最終段階でアンテナ素子の先端部を結合しても良い。これにより容易に利得改善を図ることができる。

次に、本発明の第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図中、図３と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表わしている。第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターンに、さらに線条パターンを付加したものである。

図示の通り、本発明の第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、グラウンドパターン１０に、グラウンド端子４０からグラウンドパターン１０の長手方向に平行に延在する線条パターン４１が設けられている。線条パターン４１は、図示例ではグラウンド端子４０から直接左側にグラウンドパターン１０の長手方向に平行に延在するものを示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えばグラウンド端子から一旦下側に延在した後、９０度折れ曲がって延在するような、Ｌ字型形状に延在するものであっても良い。また、図示例では、グラウンドパターン１０のループ状部が、給電端子２０から遠いグラウンドパターン１０の先端近傍に配置されている。即ち、ループ状部は、グラウンド端子４０からσ字型形状に配置されている。しかしながら本発明はこれに限定されず、図１に示されるような、グラウンドパターンの長手方向の中央部近傍にグラウンド端子や給電端子が配置される例であっても適用可能である。即ち、線条パターンがグラウンドパターンの長手方向に沿って延在する構成であれば良い。また、図示例では給電端子２０はグラウンド端子４０の右側近傍に配置されており、これを囲むようにグラウンドパターンが配置されている。そして、給電端子２０から平行に延在する２本のパターンの先端部が結合されてループ状に構成されているアンテナ素子３５の例を図示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、先端が開放されているものや、１本のパターンからなるものであっても良い。

ここで、本発明の第４実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、グラウンド端子４０、給電端子２０、そして線条パターン４１がコネクタ１で覆われるように配置されることになる。このように、線条パターンをグラウンド端子からグラウンドパターンの長手方向に平行に延在させることにより、線条パターンがコネクタに覆われると共にコネクタに沿って配置されることになる。このような構成により、地上デジタル放送用の周波数帯域の低周波側における感度特性をより改善することが可能となる。

なお、線条パターンの線幅は図示例のものには限定されず、より細いもの又はより太いものであっても良い。また、線条パターンの長さについても図示例のものには限定されず、より短いもの又はより長いもであっても良い。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、グラウンドパターンのループ状部にブリッジパターンを設けたり、間隙を設けたり、さらには線条パターンをグラウンド端子に設けることで低周波帯域の特性を改善しつつ、アンテナ素子により高周波帯域の特性を改善することが可能となる。したがって、広帯域で利得を改善したアンテナ装置を得ることが可能となる。

なお、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、各実施例の図示例をそれぞれ組み合わせて構成されるものであっても良い。

１ コネクタ
２ フィルム
１０，１７，１８ グラウンドパターン
１１，１３，１５，１６，４０ グラウンド端子
１２ 凸状グラウンド端子
１４ ブリッジパターン
１９ 間隙
２０ 給電端子
３０，３２，３３，３５ アンテナ素子
４１ 線条パターン

Claims (8)

1. 車両ウィンドウ用アンテナ装置であって、該車両ウィンドウ用アンテナ装置は、
   給電端子と、
   所定の間隔を開けて前記給電端子の一部を囲む凹部を有し、車両ボディ縁部に対して略平行に配置され、グラウンド端子とループ状部とを有し、ループ状部の少なくとも１箇所にアンテナ特性を調整するための間隙を有するグラウンドパターンと、
   前記グラウンドパターンに対して垂直方向に前記給電端子から延在するアンテナ素子と、
   を具備することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
2. 請求項１に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、ループ状部の内側に、前記アンテナ素子に平行な複数のブリッジパターンを有することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、前記グラウンドパターンに対して垂直方向に前記給電端子からそれぞれ平行に延在する２本のパターンを有することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
4. 請求項３に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、前記アンテナ素子の２本のパターンの先端部が結合されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記給電端子は、前記グラウンドパターンの長手方向の中央部近傍に配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、さらに、グラウンド端子からグラウンドパターンの長手方向に平行に延在する線条パターンを有することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
7. 請求項１乃至請求項６に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、前記給電端子から遠いグラウンドパターンの先端近傍にループ状部が配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
8. 請求項６に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記線条パターンは、ケーブルを介して外部機器と接続するためのコネクタで覆われることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。

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